基于规则控制的PHHV能量管理策略研究

对并联式液压混合动力车辆(Parallel Hydraulic Hybrid Vehicle,PHHV)的模型进行搭建和分析,在美国城市测功机工况下对该模型进行仿真分析,并分析了液压泵/马达的排量和蓄能器的初始压力对PHHV燃油经济性的影响。结果表明,PHHV比传统内燃机车辆的燃油经济性提高近20%,液压泵/马达的排量和蓄能器的初始压力对燃油经济性有决定性的影响。     

基于最小瞬时等效燃油消耗的液压混合动力车辆能量管理策略

为提高混合动力车辆的燃油经济性和降低尾气排放,根据混合动力车辆2个或2个以上能量流之间的功率分流分配和能量利用情况,提出了最小瞬时等效燃油消耗量策略.通过分析串联式液压混合动力传动能量流关系,以储能元件蓄能器的虚拟等效燃油消耗为准则,建立了液压混合动力车辆最小瞬时等效燃油消耗模型.对液压混合动力车辆能量管理进行了研究,并以某型公共汽车参数为例,运用计算机软件通过城市循环工况第1部分和公路循环工况对使用该策略的液压混合动力车辆燃油经济性进行了仿真计算.仿真结果表明:采用最小瞬时等效燃油消耗策略的液压混合动力车辆的燃油经济性改善率接近30％;采用最小瞬时等效燃油消耗策略在提高车辆节能效果上具有较明显的优势.     

基于模型预测控制的混联式混合动力车辆能量管理策略

针对混联式混合动力车辆实时最优控制的要求,研究制定了基于模型预测控制的能量管理策略。该策略采用2层控制器,上层控制器基于模型预测控制计算出发动机最优转速转矩,下层控制器基于规则控制分配功率需求于各部件,以保持SOC(State of Charge,荷电状态)和提高燃油经济性为目标,对发动机和电池之间功率分配进行实时在线能量管理。仿真结果表明,基于模型预测控制的能量管理策略控制效果良好,相比规则控制显著提高了燃油经济性。     

基于电池SOC保持的混联式混合动力车辆能量管理策略的研究

针对混联式混合动力重型车辆的大驱动功率需求,研究了基于电池SOC保持的能量管理策略.该策略根据保持电池SOC在较高水平的要求进行能量管理与分配,使电池具有较高的功率与能量裕度,从而使电动机可以较大的功率和较长的时间在急加速等大驱动功率需求工况对发动机进行助力,实现重型车辆较高的动力性指标.在此基础上设计了综合控制器并编写了程序代码,采用基于dSPACE的硬件在环仿真系统进行了仿真.结果表明该控制策略在满足燃油经济性和车辆驱动等基本要求的前提下,实现了混联式混合动力车辆能量管理功能与预期的电池SOC保持的目标.     

重型车辆液压再生制动能量回收率的研究

在传统后驱重型车辆的基础上,加入液压泵、轮毂液压马达、蓄能器等装置形成一种新型液驱混合动力系统,可实现液压再生制动。通过在传统制动踏板空行程内标定纯再生制动阶段的方式,实现基于制动踏板行程的制动力控制。建立整车和液压系统模型,进行再生制动过程仿真,分析蓄能器能量回收率及其影响因素。仿真结果表明:相同挡位下,制动踏板行程越大,蓄能器能量回收率越低;相同制动踏板行程下,挡位越低,蓄能器的回收率越高。     

基于增益功率燃油系数的HEV能量管理策略

为了优化等效燃油最小能量管理策略的节油效果，以适用于工程批量应用为导向，制定基于增益功率燃油系数的混合动力汽车(HEV)能量管理策略。基于瞬时优化原理，提出基于增益功率燃油系数的工作模式决策机制，根据电机发电或电动引起的发动机功率与燃油消耗率的变化关系，分别给出电机充电和放电模式下增益功率燃油系数的计算方法。考虑发动机扭矩瞬态快速变化对油耗的影响和电机及电池包充放电效率特性，提出发动机高效区域扭矩滞回控制方法，建立基于增益功率燃油系数的能量管理策略算法架构。基于MATLAB/Simulink搭建控制策略软件模型，通过转鼓试验台进行实车试验验证。研究结果表明：相对于等效燃油最小能量管理策略，基于增益功率燃油系数的能量管理策略提升了节油率和舒适性，在全球轻型汽车测试循环(WLTC)工况下的百公里油耗降低了约4.8%，发动机的启停次数降低了约53%；相对于有效燃油消耗率(BSFC)最优工作点控制方法，发动机高效区域滞回控制方法降低百公里油耗约1.8%；与采用基于动态规划的全局优化能量管理策略的仿真结果对比，在不能提前预知工况的条件下，制定的能量管理策略在WLTC工况与新标欧洲测试循环(NEDC)工况下的油耗与理论最优值差距均较小。     

插电式混合动力轿车的能量管理策略与仿真

针对一款新设计的基于金属带式无级自动变速器(CVT)的插电式混合动力轿车(PHEV)的特点,依照整车不同电量状态和功率需求,提出了一种多阶段多目标的能量管理策略。控制电机输出扭矩,以调整发动机工作点;控制CVT比,以优化电机工作点。在Matlab/Simulink平台下,用前向仿真方法,搭建整车模型;在新欧洲行驶循环(NEDC)工况下,进行仿真。结果表明:在不同工况下,该能量管理策略,满足了整车的控制需求,合理地分配了电机扭矩和发动机扭矩;等效油耗为4.26 L/(100km),比常规汽油车节能46.1%。因而,验证了该能量管理策略的有效性。     

液压混合动力汽车在典型城市工况下的性能分析

本文中提出了一种液压混合动力无级变速器,它将发动机的输出功率分流为液压功率和机械功率两部分,通过调整两部分功率的比值,能实现无级变速,还能有效回收车辆的制动能量。通过建立数学模型和仿真,分析了装用该变速器的液压混合动力汽车在典型城市工况下的性能,结果表明,与原汽油车相比,该混合动力汽车在两种不同运行情形下分别节能10.4%和16.4%。     

路虎揽胜运动版混合动力新技术(五)

正(接上期)七、车辆监控控制器(VSC)1.概述车辆监控控制器(VSC)是混合控制系统的核心,位于发动机控制模块ECM内。VSC控制示意图如图48,控制器可描述为混合动力管理器,具有混合部件的上电/断电、HVB荷电状态(SOC)的管理、动力传动需求总扭矩/动力的确定、发动机和MG之间所需推进扭矩最佳分配的确定、HEV操作模式的确定、驱动模式变速器的管理、与TCM共同控制MG离合器组件,以将喘振和分流减到最小、EAC的能量管理要求、所有混合动力系统故障的管理等重要作用。     

液压混合动力技术研究及展望

详细分析了串联式、并联式、混联式和轮边式4种液压混合动力系统的结构特点以及工作原理;对影响液压混合动力系统整体性能的蓄能器、液压泵／马达、多动力源匹配以及能量控制策略等4项关键技术进行了研究;调研了液压混合动力技术发展的国内外现状,展望了液压混合动力车辆的发展前景。     

Simulation study on the operating characteristics of a hybrid hydraulic passenger car with a power split transmission

In this paper, a hybrid hydraulic passenger car (HHPC) coupled with a power split continuously variable transmission (P-CVT) is proposed. This P-CVT is capable of splitting the power from the internal combustion engine into mechanical and hydraulic power flows. By adjusting the ratio of the mechanical power to hydraulic power, the P-CVT enables the transmission ratio to be changed continuously. Meanwhile, the P-CVT system can capture the braking energy and store it in the hydraulic accumulator for the next assistant driving. In order to quantitatively investigate the effect of applying P-CVT on improving the fuel economy and operating performance for the HHPC, a numerical simulation is conducted under typical city driving conditions. The simulation results demonstrate that, the P-CVT permits the engine to be run under a more efficient operating range. The total fuel consumption of the HHPC is reduced by 16.4% under the test conditions, compared with that of the original car.     

Topological analysis of powertrains for refuse-collecting vehicles based on real routes–Part I: Hybrid hydraulic powertrain

In this two-part paper, a topological analysis of powertrains for refuse-collecting vehicles (RCVs) based on the simulation of different architectures (internal combustion engine, hybrid electric, and hybrid hydraulic) on real routes is proposed. In this first part, a characterization of a standard route is performed, analyzing the average power consumption and the most frequent working points of an internal combustion engine (ICE) in real routes. This information is used to define alternative powertrain architectures. A hybrid hydraulic powertrain architecture is proposed and modelled. The proposed powertrain model is executed using two different control algorithms, with and without predictive strategies, with data obtained from real routes. A calculation engine (an algorithm which runs the vehicle models on real routes), is presented and used for simulations. This calculation engine has been specifically designed to analyze if the different alternative powertrain delivers the same performance of the original ICE. Finally, the overall performance of the different architectures and control strategies are summarized into a fuel and energy consumption table, which will be used in the second part of this paper to compare with the different architectures based on hybrid electric powertrain. The overall performance of the different architectures indicates that the use of a hybrid hydraulic powertrain with simple control laws can reduce the fuel consumption up to a 14 %.     

基于改进全局优化算法的轮毂液压动力系统能量管理策略

现有针对轮毂液压混合动力系统的能量管理策略均为结合研究人员经验与发动机最优工作区域的简单控制，暂未见优化控制策略的应用，导致实际控制值与最优控制值的偏差较大，无法充分发挥该系统的节油能力。基于此，针对该系统提出了一种基于改进全局优化算法的能量管理策略，探寻该系统的理论最大节油量，进一步挖掘该系统的节能潜力。首先，该策略建立了基于车速-蓄能器荷电状态（SOC）自适应调节等效油耗因子的方法计算目标函数中的罚函数，从而提高系统的制动回收能力，避免计算结果陷入局部最优；随后，根据轮毂液压混合动力系统各模式工作点相对固定的特性，实现了控制变量降维；最后以实测数据进行了仿真测验。结果显示：比起传统的全局最优策略，该方法可以进一步实现3.36%的节油效果；同时，在实现节油的基础上，经过控制变量降维后计算时间减少了35%，而计算精度基本不受影响。     

Topological analysis of powertrains for refuse-collecting vehicles based on real routes–Part II: Hybrid electric powertrain

In this two-part paper, a topological analysis of powertrains for refuse-collecting vehicles (RCVs) based on simulation of different architectures (internal combustion engine, hybrid electric, and hybrid hydraulic) on real routes is proposed. In this second part, three different hybrid electric powertrain architectures are proposed and modeled. These architectures are based on the use of fuel cells, ultracapacitors, and batteries. A calculation engine, which is specifically designed to estimate energy consumption, respecting the original performance as the original internal combustion engine (ICE), is presented and used for simulations and component sizing. Finally, the overall performance of the different architectures (hybrid hydraulic, taken from the first paper part, and hybrid electric, estimated in this second part) and control strategies are summarized in a fuel and energy consumption table. Based on this table, an analysis of the different architecture performance results is carried out. From this analysis, a technological evolution of these vehicles in the medium- and long terms is proposed.     

内燃机掺氢燃烧可行性分析

利用氢和汽油或柴油共同作为燃料,可使汽油或柴油充分燃烧,大幅度节约汽油或柴油,降低排气污染,这在目前是很有意义的。文章综述了掺氢内燃机的研究现状,分析内燃机掺氢燃烧（以汽油机为主）的特性、掺氢燃烧的优势以及掺氢对柴油机过量空气系数的影响,通过内燃机掺氢以后动力性能、经济性能与排放性能的改变,论证了掺氢内燃机的优势及市场的潜力。     

混合动力车辆控制策略研究

针对某串联混合动力装甲车,建立了以燃油消耗最小化为目标的最优控制模型,应用动态优化算法对问题进行求解.选择某重型车辆典型城郊工况CYC-CSHVR进行仿真分析,并将结果与"恒温式"控制策略的结果作比较,结果表明动态规划算法的燃油经济性比"恒温式"有较大提高.最后根据仿真分析,得到该串联混合动力装甲车的发动机输出功率与需...     

Dynamic analysis of energy storage unit of the hydraulic hybrid vehicle

A new configuration of hydraulic hybrid vehicle (HHV) was presented, which mainly consists of an engine, high-pressure accumulator, lower-pressure reservoir and hydraulic transformer (HT) connected to common pressure rail (CPR), and the working principle of hydraulic hybrid vehicle has been described to extend its energy-regenerated potential. Moreover, the mathematical models of the instantaneous pressure ratio of HT and the characteristic parameters of parallel and series accumulator (i.e. effective volume, specific energy, and charge-discharge efficiency) based on lumped parameters method were built, respectively. The simulation and experimental tests of dynamic characteristics of HT and accumulator were done, the result shows that the theoretical analysis was the same as the experimental results by comparing them in the curve trend, and the series accumulator was much superior to parallel accumulator in terms of pulsation damping of hydraulic transformer, that is the simulation results reasonably and appropriately.     

柴油发动机/蓄电池混合动力汽车控制策略设计及仿真

针对采用柴油发动机和蓄电池作为动力源的并联式混合动力汽车,建立了基于Matlab/Simulink的车辆纵向动力学和驾驶员模型,并设计了功率跟随式控制策略。该控制策略将车速、负载和蓄电池SOC作为控制变量,以降低颗粒物与氮氧化物排放、提高燃油经济性为目标,采用Stateflow实现。基于新欧洲行驶循环的仿真结果表明,采用该混合动力驱动系统能较好的满足整车动力性要求,在降低燃油消耗的同时显著提高排放性能。     

混合动力客车与充电式混合动力客车仿真对比研究

为了降低客车排放,提高其燃油经济性,研究了混合动力客车的燃油消耗率。开发了柴油机模型和公交道路循环模型。以燃油消耗率和排放为主要评估指标,在ADVISOR软件中利用新开发的模型分别对混合动力客车和充电式混合动力客车进行了仿真。仿真分析的结果表明：在公交路况下,充电式混合动力客车的燃油经济性优于混合动力客车,油耗降低62％。